高性能ストレッチャブルひずみセンサーで人間の動きを検出

近年、ストレッチャブルひずみセンサーの需要が急速に増加しています。これらのセンサーは、ウェアラブル技術からヘルスケアモニタリングデバイスに至るまで、幅広い用途に使用されています。この増加する需要に応じて、私たちの最新の研究では、ポリジメチルシロキサン（PDMS）エラストマーに埋め込まれた銀（Ag）フレークとAgナノクリスタル（NC）のハイブリッド材料から構成される高性能ひずみセンサーを紹介します。この革新的な組み合わせにより、感度が高く耐久性のあるセンサーが実現しました。

電気伝導率と感度の向上

AgナノクリスタルをAgフレークネットワークに加えることで、ひずみセンサーの電気伝導率と感度が大幅に向上します。このハイブリッド材料は、両方の成分の特性を効果的に組み合わせ、優れた性能を達成します。Agフレークは導電ネットワークを提供し、Ag NCは全体的な導電率とひずみに対する応答を改善します。

強光パルスを使用した効率的な焼結

私たちの方法の重要な特徴は、強光パルス（IPL）照射を使用してAgフレークとNCの局所加熱を誘導することです。このプロセスにより、PDMSマトリックスを損傷させることなく、数秒以内にAgナノクリスタルの効率的な焼結が実現します。IPL技術はセンサーの感度を高めるだけでなく、PDMSエラストマーの機械的特性を維持することも保証します。

高い伸縮性と機械的安定性

私たちのひずみセンサーは、最大80％の伸びを実現するよう設計されています。また、ゲージファクター7.1を示し、ひずみに対する感度を示します。さらに、50％のひずみ下で10,000回の伸縮サイクルにわたって性能を維持し、優れた機械的安定性と耐久性を示します。

実用的な応用

私たちの高性能ひずみセンサーの実用的な応用を示すために、スマートグローブとスポーツバンドを製作しました。スマートグローブは指の動きを検出でき、ジェスチャー認識や仮想現実の応用に役立ちます。スポーツバンドは腕の強さを測定でき、フィットネストラッキングやリハビリテーションに価値があります。これらの実演は、さまざまな実世界のシナリオでのセンサーの可能性を強調しています。

結論

私たちの研究は、高性能ストレッチャブルエレクトロニクスを開発するための効果的な方法を提供します。AgナノクリスタルをAgフレークネットワークに組み込み、IPL照射を使用して焼結することで、感度が高く、伸縮性があり、機械的に安定したセンサーを開発しました。この進歩により、ウェアラブル技術や他の信頼性の高いひずみ検出を必要とする応用に新たな可能性が開かれます。/ 論文カバーピクチャーの制作はサピエンスが担当しました。